一种金属板材冲压成形件回弹控制方法及冲压模具技术

本发明专利技术涉及到一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，属于金属加工领域。该方法通过在部件冲压模具的特定区域布置满足设计要求的均匀连续特征，使得凹模、凸模到底闭合阶段，在金属板材厚向应力差较大的位置发生弯曲和反弯曲变形，以减少或消除厚向应力差，达到抑制回弹的效果，还涉及到一种金属板材冲压用的部件冲压模具。本发明专利技术的回弹控制方法和冲压模具能够有效解决高强度钢板回弹大的重大难题，通过减小和均化回弹产生的本源——厚向应力差，从而有效控制回弹，特别适合于强度较高的结构部件，回弹调试的成本较低，对生产实际具有重要的现实意义。有重要的现实意义。有重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种金属板材冲压成形件回弹控制方法及冲压模具


[0001]本专利技术属于金属加工领域，更具体地说，涉及一种金属板材冲压回弹控制方法及冲压模具。

技术介绍

[0002]金属板材成形过程中，由于弹性变形的存在，当卸载或从模具中取出部件时，会存在一定的弹性恢复即冲压回弹，是决定冲压件尺寸精度最为主要的影响因素。部件的回弹与所用材料的强度、弹性模量、部件的结构设计等密切相关。近年来，随着汽车工业对汽车安全性能以及节能环保要求的提高，高强钢乃至超高强度钢板由于其具有减轻重量和提高安全性能的双重优势，越来越受到汽车企业的青睐，应用日益广泛。但是，由于超高强钢其强度明显提高，冲压成形后的部件回弹问题更为突出，回弹控制问题迫在眉睫。回弹控制的方向包括调整冲压工艺参数、多轮次的模面补偿、部件结构优化设计或模具结构优化设计等，采用上述措施很难彻底控制回弹或者回弹控制的成本比较大。
[0003]专利号CN101653800A公开了一种超高强钢回弹控制方法，通过将凸模底面做成双圆弧表面，冲压到底使板料沿圆弧发生弹性变形，卸载的反向弹性变形用来补偿冲压件两侧壁的回弹变形，通过对圆弧度的控制减小甚至消除回弹，本方法适用于梁类件、顶面无复杂特征时。
[0004]专利号CN 103949544 A通过在冲压过程中对模具结构进行设计以改变模具间隙，使得板料在模具成形不同深度有不同的间隙，达到减小材料内外层应力差的目的，有效的控制部件的侧壁卷曲回弹，提高部件的成形精度及质量。在冲压厚度较大或者屈服强度较高的冲压件时，使得第二冲压部、凹模以及冲压件之间的摩擦力显著增大，很容易对凸模上的第二冲压部以及凹模造成磨损，使得冲压件受到损伤，该种装置长时间使用会导致装置对于冲压件侧壁卷曲回弹的控制效果大大降低。
[0005]专利号CN 103128147 A提供了一种梁类模具的回弹修正加工方法和系统，根据前一轮型面加工的模具冲压部件进行回弹量的测试，根据实际回弹量大小反向调整模具型面，直至试验工件与预设梁类工件的形面参数满足工件合格要求时，确定最终模具型面参数。该专利的本质是对模具型面进行补偿，属于事后调整，调试成本和周期较长。
[0006]通过以上分析，现有的一些回弹控制技术和专利文献公布的内容在部件适用性和调试成本上有一定缺陷，不能从本质上回答回弹产生的原因，从而制定措施有效的进行回弹控制。

技术实现思路

[0007]基于高强钢回弹问题现状，针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种更加便捷、可靠的金属板材冲压件的回弹控制方法及冲压模具。本专利技术采用相应的措施来均化或减小应力差，从而消除或减小部件的回弹问题。
[0008]为了达到上述专利技术目的，本专利技术专利采用的技术方案如下：
[0009]一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，该方法通过在部件冲压模具的特定区域布置满足设计要求的均匀连续特征，使得凹模、凸模到底闭合阶段，在金属板材厚向应力差较大的位置发生弯曲和反弯曲变形，以减少或消除厚向应力差，达到抑制回弹的效果。
[0010]在上述的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法中，包括如下步骤：
[0011]第一步，以待冲压成形零部件作为目标部件，对目标部件进行冲压成形分析，获得部件成形到底状态卸载前不同位置的应力分布，找出引起目标部件回弹的变形区域，该变形区域为沿板厚方向产生应力差的区域；
[0012]第二步，根据厚向应力差的分布情况，在部件冲压模具的凹模和凸模的型面特定区域加工出有所述的均匀连续特征；
[0013]第三步，将金属板材放入所述部件冲压模具中，在凸模和凹模到底贴合过程中，金属板材在有均匀连续特征的位置发生连续的弯曲、反弯曲，以减小相应位置的厚向应力差，减少回弹；
[0014]第四步，分析冲压出目标部件的实际回弹情况，根据需要对均匀连续特征进行追加工调整，直至得到尺寸合适的零件，该零件即为目标部件。
[0015]在本专利技术的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法中，所述第一步中的应力分布至少包含沿金属板材厚度方向最上层应力σ
T
和最底层应力σ
B
的分布，定义厚向应力差为Δ
σ
＝σ
T
‑
σ
B
，得到厚向应力差在部件的分布情况。
[0016]在本专利技术的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法中，第二步所述凹模和凸模的模型面上的特定区域预留有均匀连续特征，所述特定区域是指Δ
σ
绝对数值大于2倍σ
y
区域，其中σ
y
为冲压目标部件所用板材的屈服强度。
[0017]在本专利技术的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法中，所述第二步的均匀连续特征包括截面参数和空间参数，其中截面参数包括特征高度h、特征宽度ω和特征间距δ，特征高度h是指均匀连续特征中每一个特征的最高点和最低点之间的高度，特征高度h决定了板料每一次弯曲的程度，特征高度h的大小参考目标部件所用板厚的8
‑
12％，不至于在成形后零件上留下明显痕迹；特征宽度ω是指均匀连续特征中每一个特征的宽度，通常取3～5倍特征高度h，特征宽度ω与特征间距δ共同决定了均匀连续特征中特征的数量，同时特征间距δ以保证相邻两个特征不交叉，特征间距δ的大小选择可参考2～4倍的特征宽度，特征间距δ决定了弯曲和反弯曲的次数，影响厚向应力的均化效果。所述空间参数主要指按照上述通过截面参数形成的截面进行延伸的长度，截面参数定义了均匀连续特征的二维平面形状，通过纵向将二维平面形状纵向延伸以形成空间形状，该空间参数即为纵向延伸的长度，该长度在延伸后形成的空间形状要至少覆盖上述的特定区域，所述特定区域是指Δ
σ
绝对数值大于2倍σ
y
区域，其中σ
y
为冲压目标部件所用金属板材的屈服强度。
[0018]在本专利技术的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法中，所述均匀连续特征的截面法向应垂直于金属板材进料方向，以保证弯曲方向与厚向应力产生的弯矩方向一致，从而更有效的控制冲压成形件回弹。
[0019]在本专利技术的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法中，在部件冲压模具的凸模、凹模的对应区域同时布置均匀连续特征。
[0020]在本专利技术的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法中，更进一步的限定中，所述均匀连续特征的位置应保证在凸模、凹模闭合时，凸模上特征的凸起部分与凹模的凹下
部分相对，凸模上特征的凹下部分与凹模上特征的凸起部分相对。
[0021]本专利技术还涉及到一种金属板材冲压成形用的部件冲压模具，该部件冲压模具包括有凹模和凸模，所述部件冲压模具的凹模和凸模上模型面的特定区域分别加工有均匀连续特征。
[0022]上述特定区域是指Δ
σ
绝对数值大于2倍σ
y
区域，其中σ
y
为冲压目标部件所用金属板材的屈服强度，Δ
σ
为厚向应力差，厚向应力差Δ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，其特征在于，该方法通过在部件冲压模具的特定区域布置满足设计要求的均匀连续特征，使得凹模、凸模到底闭合阶段，在金属板材厚向压力差较大的位置发生弯曲和反弯曲变形，以减少或消除厚向应力差，抑制回弹。2.根据权利要求1所述的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：第一步，对待冲压成形的金属板材进行冲压成形分析，获得目标部件成形到底状态卸载前不同位置的应力分布，找出引起目标部件回弹的变形区域，该变形区域为沿板厚方向产生应力差的区域；第二步，根据目标部件上板厚方向产生应力差的分布情况及确定的变形区域，在部件冲压模具的凹模和凸模上模型面的特定区域分别加工出所述的均匀连续特征；第三步，将金属板材放入所述的部件冲压模具，在凸模和凹模到底贴合过程中，所述金属板材在设有均匀连续特征的位置发生连续的弯曲、反弯曲以减小相应位置的厚向应力差；第四步，分析冲压出的目标部件的实际回弹情况，根据需要对部件冲压模具的凹模和凸模上的均匀连续特征进行追加工调整，直至得到尺寸合适的目标部件。3.根据权利要求2所述的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，其特征在于，所述第一步中目标部件成形到底状态卸载前不同位置的应力分布至少包含沿金属板材厚度方向最上层应力σ
T
和最底层应力σ
B
的分布，定义厚向应力差为Δ
σ
＝σ
T
‑
σ
B
，得到厚向应力差在目标部件上的分布情况。4.根据权利要求3所述的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，其特征在于，所述凹模和凸模的模型面上的特定区域加工预留有设定高度的均匀连续特征，所述特定区域是指Δ
σ
绝对数值大于2倍σ
y
区域，其中σ
y
为冲压目标部件所用金属板材的屈服强度。5.根据权利要求2所述的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，其特征在于，第二步中，在所述部件冲压模具的凸模、凹模的对应区域同时布置均匀连续特征。6.根据权利要求5所述的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，其特征在于，所述均匀连续特征的位置保证在凸模、凹模闭合时，凸模上特征的凸起部分与凹模的凹下部分相对，凸模上特征的凹下部分与凹模上特征的凸起部分相对。7.根据权利要求2所述的一种金属板材冲压成形件的回弹控制方法，其特征在于，所述第二步中，所述的均匀连续特征包括截面参数和空间参数，其中截面参数包括特征高度h、特征宽度ω和特征间距δ，特征高度h是指均匀连续特征中每一个特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛超，胡卫龙，连昌伟，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：